传热膜系数的测定

传热膜系数的测定一、 试验目的2、把握传热膜系数a及传热系数K的测定方法，并分析影响a的因素2A和指数m、n的方法：用图解法和线性回归法对a〔的试验数据进展处理，求关联式Nu=ARP0A中的常数、m的值3关联式d=BR数B、m的值和强化了解强化传热的根本理论和基本方式。4、通过测定5~6个不同流速卜套管换热器的管内压降。并在同一坐标系卜绘制一般管与强 化管的关系曲线。比较试验结果5二、根本原理⑴套管式传热膜系数的测定对流传热的核心问题是求算传热膜系数，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：Nu=ARPGrP对于强制湍流而言，Gr准数町以无视，故Nu=ARPr,m.n和系数A。用图解法RePr分别回归。本试验可简化上式,即取n=0.4〔流体被加热〕。这样，上式即变为单变量方程，在两边取对数，即得到直线方Nu在双对数坐标屮作图，找出直线斜率，即为方程的指数在直线上任取一点的函数值代入方程A,即：NuA=—------P0Rm用图解法，依据试验点确定直线位宣右肯定的人为性。而用城小二乘法回归，可以得到故佳 关联结果。应用计算机对多变量方程进展一次回归，就能同时得到A、m.noNu、Re、Pi■的数据组。其准数定义式分别为：雷诺数0=Niz=字，普兰特数巧=零：fi A A式中d—换热器内管内径，m：aW/°C：Lkg/；c；—空气定压比热容，〃畑弋：“一一空气的粘度，Pa-s.试验中转变空气的流呈以转变盹准数的值。依据定件温度〔II温度的第术平均值〕Pra值进而算得Nu准数值。由于空气传热膜系数心远小于蒸汽传热膜系数心，所以传热管的对流传热系数心约等于冷流K,即则有牛顿冷却定律：Q=式中：A——m2〔内管内外表积〕。mAt 一一管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，C；m其中=TAt2

=r-t2T一一蒸汽侧温度，町近似用外壁面平均温度几,〔弋〕表示。2传热量Q可由下式求得：Q=WCp©一S/3600=pVc〔t一tJ/3600式中W—空气质量流量，kg/hxCp——空气定压比热容，〃細代；

sp 25,t2

一一空气进出「1温度，TV

/：5Vs与孔板流量计压降△p的关系为5峪=26.2Ap054Ap—一孔板流量计压降，kPa」〔2〕管内强化传热系数的测定强化传热技术被学术界称为其次代传热技术，它能削减设计的传热而枳，以减小换热器的体II能够减小换热器的阻力以减小换热器的动力消耗，更有效地利用能源和资金。强化传热的方法很多种，本试验装置是釆用在换热器内管插入螺旋形麻花铁的方法来强化传热的。在近樂区域,流体一面由于螺旋形麻花铁的作用而发生旋转，一面还周期性地收到螺旋形金属的扰动，因而可以使传热强化。=BR，其中B、m的值因螺旋形麻花铁的尺寸不同而不同。同样町以用线性回归方法确定B、m的值。单纯争论强化手段的强化效果〔不考虑阻力的影响〕，可以用强化比的概NuZLUVu7Nu>l,而且它的值越大，强化效果越好。三、试验装置与流程1、试验装置2、流程说明本装置流程如下图。空气走内管，蒸汽走环隙。内管为黄铜管，冷空气由风机输送，经孔板流由空气流量调整阀调整。蒸汽由蒸汽发生器上升进入套管环隙，与内管的冷空气换热后冷凝，再由回流管返回蒸汽发生器。放空阀门用于排放不凝性气体。在铜管之前设有肯定长度的稳定段，是为消退端效应。铜管两端用塑料管与管路相连，用于消退热效应。序号01名称序号01名称内管强化内管内插物备注黄铜材质不锈钢材质装置参数020304蒸汽发生器XGB-12型漩涡气泵规格内150.02m,l=1.25m麻花铁厚4mm;麻花间距H=22 5mg共6节加热功率为1.5kW^max=17.50kPCL,Qmax=lOOm%0^20kPa不锈钢材质电机功率500W05孔板流量计V=26.2Ap054s序号名称传感元件备注控制1孔板压差压阻式压力传感器ASCOM53200“20kPa参2入口温度PtlOO置于进出口中心数3出口温度PtlOO411壁温PtlOO5水蒸气出口壁温K型电热偶四、操作流程2、试验开头前，先弄清配电箱上各按钮与设备的对应关系，以便正确开启按钮。2、检查蒸汽发生器中的水位，使其保持在水罐高度的2/2 2/3,液位过高，i溢出进入蒸汽套管：过低，则可能烧毁加热器。3、翻开总电源开关〔红色按钮熄灭，绿色按钮亮，以下同〕。4lOmin,启动风机，并翻开放气阀。50开头，M低不O.lKPao试验中要合理取点，以保证数据点均匀。6读书稳定后再测取数据，转变空气流最〔8^10次〕，觅复试验，记录数据。〔留意:第一个点必需稳定足够长的时间〕7810组试验数据。95min后再号风机，并将旁路阀全开，清理现场。10、切断总电源。五、试验数据与处理序号空气入口温度tj°c序号空气入口温度tj°c空气出口5/七12T/°CTwiW2孔板压降/(KPa)139.569.199.9100.13.02240369.699.91002.64341.170.599.9100.12.4644271399.91002.22542.871.899.91002.04645.472.499.9100.11.91744.172.8100100.11.71845.174.299.8100.21.45945374.599.9100.21.091044.874.699.9100.10.761144.67599.9100.10.51242.9743100.1100.2031341.573.4100.110030.26b.处理后的数据序对数平温度传热量AaW/2°CReNuNu号m/CK/hQ/WxPr04144.0847.59430.573.46124.444607387.14100.66243.3744.26395.563.40116.184269181.2293.84342.5442.60381.063.34114.104089879.6191.98441.614030358.353.27109.7238509763988.27540.9638.50338.173.22105.163665773.1084.48639.6037.16302.353.1197.2635060673577.85739.9135.00303.183.1396.783311167.0977.54838.5932.02280.163.0392.493008663.9373.909383527.45240.793.0179.982575355.2563.86103&4222.59202.383.0267.1121220463853.611138.2318.02164.623.0054.851691637.9043.811239.5013.68129.533.1041.771292528.9433.451340.7112.66122.243.2038.251204126.5830.72252.583.9100.1100.21.5435284100.1100.11.41451.884.1100100.11.3551.984.499.9100.21.11651.784.9100100.20.91751.885.1100.1100.20.76851.385.2100.1100.20.62950.785.4100.1100.30.461047.984.3100.2100.20.351146.582.7100.3100.40.26129.1034.00282.942.28123.872951983.8196.98229.2133.08295352.29128.822877987.24100.94329.2431.54287.18230125.122747184.7798.084 29.2030.19277.472.29121.0526299 82.02 94.9128.9827.72256.202.27112.632412176.2888.2628.7124.90234.982.25104.282165070.6081.6928.5522.59213.752.2495361962764.5474.6828.6520.24195.062.2586.731760358.7267.9528.7817.23170.052.2675.261499950.9858.9930.5714.86154.832.4064.521308143.9150.792、强化传热a.原始数据2、强化传热a.原始数据序号空气入口空气出口温度切弋22T/°CW1r2/°c孔板压降/(KPa)Wb处理后的数据序号对数平温AaW/2度Mm/C/h传热量Q/W°CReNuXAtmNuP0A56789101132.4712.66131.752.5551.681123435.3040.839.9- 1 对数平均温度氐皿=⑺一兰瓷严)』窝盂醤-=44.08°C9.9- 1 n(?2-^2) n(100.1-®.l)空气流量％=26.2x054=26.2X3.02054=4759/h传热量Q=pVc(t-t)/3600=1.078xl000x47.59xl.02x(69.1-39.5)=430.57W传热膜系数唁盏和船=sp 2 1124442七努赛尔准数旳=讐翳泸=87.14Nu87J4

dup_4pVt“ 3600zrd“—厂丹匚而巫寸°°66

4X1.078X47.59 =460733600x3.14x0X)2xl.9715xl0-s六、争论与分析沁篇刈“Re作图063.2L9.2 9.6 10.0InRehi^=0.8705lnRe-4.7168,^=0.9952

10.4 10.8n篇=0.9262lnRe-4.8650,2=0.9882从图中町以看出，不管传热是否被强化，lnNu/Pr0.4 InRe关系曲线的线性都格外好，说明当流=时〕的准确性是很好的。

〔Gr影响由拟合的公式进展转换町以得到一般传热：Nu=O.OO89/?e°-87Pr04强化传热：Nu=0.0077^e°-93Pr°-42Nu/Pr0.4Pr和热导率入在试验条件卜变化很小，由N片ad/入知，加混合器强化传热后，传热膜系数a变人。说明增人加热流体的湍动程度可以强化传热。II温度明显变高，但孔板压降则快速降低,说明试验中，传热效果的提高是以增大流淌阻力为代价的。七、思考题1、将试验得到的半阅历特征数关联式和公